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關(guān)鍵詞：汽車單片機(jī)；局域網(wǎng)；檢修
1、單片機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)概述
單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器，它將一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片內(nèi)。20世紀(jì)80年代中期到90年代末，以微處理器為核心的單片機(jī)技術(shù)開始大規(guī)模應(yīng)用在汽車領(lǐng)域。2000年以后，單片機(jī)控制技術(shù)在汽車轎車領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸普及，出現(xiàn)了以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行信息的傳遞與交換的局域網(wǎng)控制技術(shù)，其控制內(nèi)容覆蓋了發(fā)動機(jī)動力控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)。
2、故障類型
2.1 汽車電源系統(tǒng)引起的故障
車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心部分是含有通信Ic芯片的電控單元，其正常工作電壓在10.5～15.0v之間。若汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓低于該值，會造成一些對工作電壓要求較高的電控單元暫時停止工作，從而使整個車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暫時無法通信。
2.2 節(jié)點(diǎn)故障
在網(wǎng)絡(luò)覆蓋的電控單元內(nèi)，某些電控單元由于受到外界干擾，錯誤地向執(zhí)行器發(fā)出指令，使一些執(zhí)行器不能按照預(yù)先設(shè)計的控制機(jī)理正確動作。
2.3 鏈路故障
車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鏈路（或通信線路）發(fā)生故障時，如通信線路短路、斷路，以及由于線路物理性質(zhì)引起的通信信號衰減或失真，都會引起多個電控單元無法工作或電控系統(tǒng)錯誤動作。
3、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障檢修
3.1 檢修注意事項
（1）使用測試器時，其開放端子電壓應(yīng)為7V或更低。（2）在檢查電路之前確保關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，斷開蓄電池負(fù)極電纜。（3）當(dāng)插接器需要更換時，只能更換認(rèn)可的電氣插接器，以保證正確的配合，并防止線路中電阻過大。（4）動力系統(tǒng)電控單元對電磁干擾極其敏感。（5）為避免損壞線束插接器端子，在對動力系統(tǒng)電控單元線束插接器進(jìn)行測試時，務(wù)必使用合適的線束測試引線。（6）不要觸摸動力系統(tǒng)電控單元插接器端子或動力系統(tǒng)電控單元電路板上的錫焊元件，以防因靜電放電造成損壞。（7）在利用電焊設(shè)備進(jìn)行焊接時，必須從動力系統(tǒng)電控單元上拆下線束插接器。（8）確保所有線束插接器連接可靠。
3.2 自診斷功能
（1）采用CAN的車輛對診斷儀的要求。1）能夠自動識別汽車電控單元的型號和版本。2）能夠完全訪問汽車電控單元上開放的存儲資源。3）能夠不失真地按照原廠要求顯示從汽車電控單元上獲取的數(shù)據(jù)。4）支持以下功能：讀碼清碼；動態(tài)數(shù)據(jù)分析；執(zhí)行元件測試。
（2）自診斷系統(tǒng)能識別的故障碼。一條或兩條數(shù)據(jù)線斷路；兩條數(shù)據(jù)線同時斷路；數(shù)據(jù)線對搭鐵短路或?qū)φ龢O短路；一個或多個電控單元有故障。
4、故障檢修步驟與檢測方法
4.1 故障檢修步驟
（1）了解車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。（2）了解該車型多路信息傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)。（3）了解車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各種功能。（4）檢查汽車電源系統(tǒng)是否存在故障，檢查交流發(fā)電機(jī)的輸出波形是否正常等。（5）檢查汽車多路信息傳輸系統(tǒng)的鏈路是否存在故障。（6）檢查是否為節(jié)點(diǎn)故障。（7）利用車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的故障自診斷功能。
4.2 故障檢測方法
（1）檢測電控單元的功能故障。（2）檢測CAN數(shù)據(jù)總線故障。（3）檢測電控單元故障。（4）檢查車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鏈路故障。（5）檢查車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)故障。（6）檢查軟件故障與電控單元編程。（7）檢查故障碼。（8）數(shù)據(jù)總數(shù)的波形檢測。
5、總結(jié)
5.1 車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)故障
節(jié)點(diǎn)是車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)中的電控模塊，因此節(jié)點(diǎn)故障就是電控模塊ECM的故障。它包括軟件故障和硬件故障。軟件故障即傳輸協(xié)議或軟件程序有缺陷或沖突，從而使車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)通信出現(xiàn)混亂或無法工作，這種故障一般成批出現(xiàn)，且無法維修。
5.2 汽車電源系統(tǒng)引起的故障
車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的核心部分是含有通信IC芯片的電控模塊ECM。電控模塊ECM的正常工作電壓要求在10.5～15.0V的范圍內(nèi)，如果汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓低于該值，就會造成一些對工作電壓要求高的電控模塊ECM出現(xiàn)短暫的停滯工作故障，從而使整個車載網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)在短時間內(nèi)無法通信。這種現(xiàn)象類似于用微機(jī)故障診斷儀在未啟動發(fā)動機(jī)時就已經(jīng)設(shè)定好要檢測的傳感器界面，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時，微機(jī)故障診斷儀往往又回到初始界面。
【關(guān)鍵詞】汽車；電子控制；車載網(wǎng)絡(luò)；Telematics；發(fā)展
1、汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷程
汽車電子技術(shù)在經(jīng)歷了零部件層次的汽車電器時代、子系統(tǒng)層次的單片機(jī)（汽車電腦）控制時代之后，已經(jīng)開始進(jìn)入汽車網(wǎng)絡(luò)化時代，并向汽車信息化時代邁進(jìn)。按照電子產(chǎn)品和電子控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，可將汽車電子技術(shù)的發(fā)展大致可劃分為四個階段。
1.1 第一階段―零部件層次的汽車電器時代
1965～1980年屬于零部件層次的汽車電器時代。汽車發(fā)電機(jī)晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點(diǎn)火裝置等開始裝備汽車，而且電子控制裝置又逐步實現(xiàn)了由分立元件向集成化的過渡。
這一階段，裝備汽車的其他電子裝置還有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子式閃光器、電子控制式喇叭、電子式間歇刮水控制器、數(shù)字時鐘及高能點(diǎn)火（HEI）線圈和集成電路點(diǎn)火系統(tǒng)等。
1.2 第二階段―子系統(tǒng)層次的汽車電腦控制時代
1980～1995年屬于子系統(tǒng)層次的汽車單片機(jī)（汽車電腦）控制時代。在這一時期，單片機(jī)（微處理器）在汽車上得到廣泛應(yīng)用，以單片機(jī)為控制核心，以實現(xiàn)特定控制內(nèi)容或功能為基本目的的各種電子控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)全面、綜合的電子控制系統(tǒng)。
電子控制技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，不僅拓展了電子控制的功能和控制內(nèi)容，提高了控制精度和汽車性能，而且也為汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
1.3 第三階段―整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡(luò)化時代
1995～2010年屬于整車聯(lián)網(wǎng)層次的汽車網(wǎng)絡(luò)化時代。采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)和車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，形成了車上的分布式、網(wǎng)絡(luò)化的電子控制系統(tǒng)。整車電氣系統(tǒng)被連成一個多ECU、多節(jié)點(diǎn)的有機(jī)的整體，使得其性能也更加完善。
目前，世界主要汽車制造商生產(chǎn)的的多數(shù)汽車上均采用了以CAN、LIN、MOST、DDB等為代表的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，將車輛控制系統(tǒng)簡化為節(jié)點(diǎn)模塊化。
在基于現(xiàn)場總線的分布式控制中，任何傳統(tǒng)意義上的傳感器和執(zhí)行器都可以與同一現(xiàn)場的節(jié)點(diǎn)相組合，構(gòu)成節(jié)點(diǎn)模塊，汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步優(yōu)化了汽車的控制系統(tǒng)，極大地提升了汽車的整體控制水平。
1.4 第四階段―以Telematics技術(shù)為代表的汽車信息化時代
2010年7月，國際Telematics產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ITIF）成立大會暨2010首屆國際Telematics產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇在廣東佛山市隆重舉行。以此為標(biāo)志，2010年成為汽車信息化時代的發(fā)軔之年。
汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的重要組成部分，也是現(xiàn)代汽車通信與控制的基礎(chǔ)。伴隨著汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日趨成熟，汽車電子技術(shù)開始向信息化時代邁進(jìn)。網(wǎng)絡(luò)化時代的汽車電子技術(shù)注重解決汽車內(nèi)部各個系統(tǒng)之間的信息交換問題，而信息化時代的汽車電子技術(shù)則可以實現(xiàn)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)與車外網(wǎng)絡(luò)之間的信息交換，全面解決人―車―外部環(huán)境之間的信息交流問題。
2、車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢-Telematics
汽車技術(shù)的發(fā)展腳步遠(yuǎn)未停止，在主要以動力傳動、車身控制、行駛安全性、多媒體傳輸為主要控制目標(biāo)的汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步完善、日趨成熟的同時，又開始向汽車信息化時代邁進(jìn)?？梢灶A(yù)見，在不遠(yuǎn)的未來，汽車將進(jìn)入以Telematics技術(shù)為代表的信息化時代。
2.1 Telematics簡介
Telematics是遠(yuǎn)程通信技術(shù)（Telecommunications）與信息科學(xué)技術(shù)（Informatics）的合成詞，意指通過內(nèi)置在汽車、航空器、船舶、火車等運(yùn)輸工具上的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，借助無線通信技術(shù)、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，實現(xiàn)文字、圖像、語音信息交換的綜合信息服務(wù)系統(tǒng)。也就是說，Telematics技術(shù)整合了汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（也包括其他移動運(yùn)輸工具內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）、無線通信技術(shù)、GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)，隨時給行車中的人們提供駕駛、生活、娛樂所必需的各種信息。通常所說的Telematics就是指應(yīng)用無線通信技術(shù)的車載電腦系統(tǒng)。Telematics是無線通信技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和車載電腦的綜合產(chǎn)物，被認(rèn)為是未來的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢。
2.2 Telematics的功能
Telematics特點(diǎn)在于大部分的應(yīng)用系統(tǒng)位于網(wǎng)絡(luò)上（如通訊網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星與廣播等）而非汽車內(nèi)。駕駛者可運(yùn)用無線傳輸?shù)姆绞?，連結(jié)網(wǎng)絡(luò)傳輸與接收信息與服務(wù)，以及下載應(yīng)用系統(tǒng)或更新軟件等，所耗的成本較低，主要功能仍以行車安全與車輛保全為主。
（1）衛(wèi)星定位導(dǎo)航。
（2）緊急道路救援。行車過程中，如果發(fā)生車禍或車輛出現(xiàn)故障，駕駛員可通過Telematics系統(tǒng)的緊急呼叫按鍵，自動聯(lián)系緊急服務(wù)機(jī)構(gòu)（119、120等急救機(jī)構(gòu)）或汽車服務(wù)站，以獲得道路救援。
（3）汽車防盜及搜尋。通過GPS衛(wèi)星定位技術(shù)確定失竊車輛的位置和行車路線，以便搜尋與追蹤，追繳車輛并緝拿盜車賊。
（4）車輛調(diào)度管理。通過無線信息傳輸，實現(xiàn)運(yùn)營車輛的調(diào)度管理。
（5）自動防撞系統(tǒng)。通過測距傳感器或雷達(dá)，監(jiān)測前、后車輛之間的車距，自動調(diào)用車載自適應(yīng)巡航系統(tǒng)，使前、后車輛之間保持必要的安全距離。
（6）車況掌握。車輛性能與車況的自動監(jiān)測、傳輸，進(jìn)行多地、遠(yuǎn)程 “專家會診”，指導(dǎo)車輛維修等。
（7）個人化信息接收與。收發(fā)電子郵件與個人化信息等。
（8）多媒體影音娛樂信息接收。高畫質(zhì)與高音質(zhì)的視聽設(shè)備、游戲、上網(wǎng)、個人行動信息中心、隨選視頻資訊等。
（9）車輛應(yīng)急預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)行駛中的車輛遇到緊急情況是，可以借助Telematics系統(tǒng)向外界發(fā)出應(yīng)急申請，亦可接收來自道路交通管理部門的緊急情況警告及應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，確保行車安全和道路暢通。
2.3 Telematics系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
Telematics系統(tǒng)在汽車上的布置可分為前座系統(tǒng)、后座系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)系統(tǒng)三大子系統(tǒng)。
前座系統(tǒng)主要以行車安全、車輛保全、駕駛方便性與舒適性為主要目標(biāo)。為了避免造成駕駛者分神，前座系統(tǒng)的信息輸入方式主要采用語音輸入或觸摸屏（觸控面板）；信息輸出方式則為中尺寸面板（LCD或OLED）、語音輸出或投射在汽車前擋風(fēng)玻璃的抬頭顯示（Head-Up Display， HUD）等。為了避免造成駕駛者分神，前座系統(tǒng)的信息輸入方式主要采用語音輸入或觸摸屏（觸控面板）；信息輸出方式則為中尺寸面板（LCD或OLED）、語音輸出或投射在汽車前擋風(fēng)玻璃的抬頭顯示（Head-Up Display， HUD）等。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)主要是根據(jù)汽車電腦所收集的車況信息，進(jìn)行車況診斷、行車效率最佳化、遠(yuǎn)程發(fā)動機(jī)調(diào)整或零件預(yù)定等。
從上述分析不難看出，Telematics技術(shù)基于GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）技術(shù)、ITS智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System）技術(shù)和無線通信技術(shù)。
3、結(jié)語
隨著汽車電子控技術(shù)的發(fā)展，基于現(xiàn)場總線技術(shù)的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，并將不斷地向汽車網(wǎng)絡(luò)信息化逐步邁進(jìn)。Telemetric技術(shù)的發(fā)展，體現(xiàn)了一個國家的綜合科技實力，已經(jīng)成為世界各國競相研發(fā)的技術(shù)熱點(diǎn)之一。
【參考文獻(xiàn)】
【關(guān)鍵詞】 車載自組網(wǎng) 路由機(jī)制 人防應(yīng)急移動指揮
一、車載移動自組網(wǎng)簡介
車載移動自組網(wǎng)是專門為移動車輛間通信而設(shè)計的自組織網(wǎng)絡(luò)，它創(chuàng)造性地將adhoc自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于車輛間通信。adhoc自組網(wǎng)是一種無線分布式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)的是多跳、自組織、無中心、動態(tài)拓?fù)涞母拍?。車載自組網(wǎng)的基本思想是在一定通信范圍內(nèi)的車輛可以相互交換各自的數(shù)據(jù)，并自動的連接建立起一個移動的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點(diǎn)的地位平等，無需設(shè)置任何的中心控制結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力。每個節(jié)點(diǎn)的單跳通信范圍有幾百米到一千米，每一個節(jié)點(diǎn)（車輛）不僅是一個收發(fā)器，同時還是一個路由器，因此采用多跳的方式把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給更遠(yuǎn)的車輛。
二、基本路由機(jī)制
通過對已有車載移動自組網(wǎng)路由協(xié)議的分析，可以發(fā)現(xiàn)表驅(qū)動、按需驅(qū)動及洪泛算法幾乎是所有路由協(xié)議的基礎(chǔ)，不同的協(xié)議在不同程度上采用了以上一種或幾種算法。
表驅(qū)動路由協(xié)議的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一張路由表，記錄本節(jié)點(diǎn)到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的最新路由信息；周期性廣播路由更新分組，維持路由的有效性。按需驅(qū)動路由的特點(diǎn)是：只有節(jié)點(diǎn)有發(fā)送需求時才啟動路由發(fā)現(xiàn)，只在通信過程中才維護(hù)路由，一旦通信結(jié)束就不再維護(hù)路由。
DSDV（Destination Sequenced Distance Vector Routing）是表驅(qū)動路由的典型代表協(xié)議，特點(diǎn)是采用目的節(jié)點(diǎn)序列號機(jī)制，始終選擇最新路由，并避免路由環(huán)路。
DSR（Dynamic Source Routing） 協(xié)議是按需驅(qū)動路由的典型代表協(xié)議，特點(diǎn)是通過源節(jié)點(diǎn)廣播路由請求分組RREQ和目的節(jié)點(diǎn)反向回復(fù)路由應(yīng)答分組RREP完成新路由的發(fā)現(xiàn)過程，采用源路由機(jī)制所有路由信息都記錄在RREQ和RREP中，避免了環(huán)路的產(chǎn)生。
AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing） 協(xié)議是結(jié)和表驅(qū)動和按需驅(qū)動的混合路由的典型代表協(xié)議，也是目前唯一被IETF作為MANET實驗標(biāo)準(zhǔn) （RFC3561） 的協(xié)議。AODV結(jié)合了DSR和DSDV的優(yōu)點(diǎn)：路由建立過程采用了DSR協(xié)議中的RREQ-RREP方式，不同的是，采用了DSDV協(xié)議的逐跳機(jī)制，路由維護(hù)階段采用了DSR的按需維護(hù)機(jī)制。
MFLOOD無線路由通訊協(xié)議是一種典型的泛洪路由協(xié)議。當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)包時，節(jié)點(diǎn)就向整個網(wǎng)絡(luò)廣播該數(shù)據(jù)包。分析洪泛路由的意義在于分析泛洪分組的效果和對網(wǎng)絡(luò)性能的影響。
三、仿真性能比較
以下是對城市和郊區(qū)兩種通信環(huán)境作簡要的描述：
（l）城市環(huán)境：以北京的城市情況為例。密集繁多的城市建筑和綠化帶使無線信號衰減明顯，道路規(guī)劃有明顯的規(guī)率，且道路較為密集，同時車輛密度較大。正常情況下，受各路段限速規(guī)定和車輛密集度影響，車速大多在40km/ h-60km/h之間。
（2）郊區(qū)環(huán)境：以北京郊區(qū)的交通情況為例。郊區(qū)環(huán)境的路面比較寬敞，通常有多條行車道，行車環(huán)境比較優(yōu)越，建筑和綠化帶的影響也相對較小，車速大多在80km/ h-100km/h之間。
通過閱讀大量仿真實驗文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)：
在城市環(huán)境中，MFLOOD由于采用的是洪泛機(jī)制，所有節(jié)點(diǎn)都轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，丟包率最低，在5%左右；AODV協(xié)議的表現(xiàn)要優(yōu)于DS DV和DSR協(xié)議，丟包率多在20%；DSDV和DSR的丟包率太高，網(wǎng)絡(luò)幾乎不可用。
在郊區(qū)環(huán)境中，AODV和DSR的丟包率多在10%～30%；DSDV多在10%左右；當(dāng)業(yè)務(wù)量和移動速度低時，DSDV幾乎可以成功傳輸所有的數(shù)據(jù)包；洪泛協(xié)議在比較劇烈的網(wǎng)絡(luò)場景中顯示了較好的性能，但丟包極其嚴(yán)重。因此需要根據(jù)車輛密度、車速、車輛行駛路線分布、障礙物情況等選擇不同的路由機(jī)制。
四、在人防應(yīng)急移動指揮中的應(yīng)用展望
目前在人防應(yīng)急移動指揮中使用的聯(lián)網(wǎng)信號傳輸方式主要有衛(wèi)星、微波、3G及有線組網(wǎng)方式。
衛(wèi)星組網(wǎng)需要所有接入網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急指揮車輛都配備靜中通或動中通及衛(wèi)星接收發(fā)射設(shè)備，在各種方式中資金投入最大，對車輛的負(fù)重及空間要求最高，且靜中通設(shè)備只能在移動指揮車停車固定不動時才可聯(lián)網(wǎng)，動中通設(shè)備目前價格昂貴，不適合每輛車都配備，同時衛(wèi)星的使用也需要提前申請。
微波組網(wǎng)方式需要提前根據(jù)地勢建立微波轉(zhuǎn)發(fā)站，且信號受大氣層及障礙物影響較大，如遇陰天或多云氣象，甚至無法正常通信。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；云計算；車輛管理
引言
開發(fā)汽車安全與防盜系統(tǒng)，是確保汽車安全和防止盜竊的一種有效措施。目前汽車防盜系統(tǒng)發(fā)展迅速、種類繁多，但或多或少具有一定缺陷，比如使用較多的電子式防盜裝置，非常容易被外界干擾而誤報；芯片式數(shù)碼防盜技術(shù)能有效地抵抗外界干擾，具有較強(qiáng)的安全性，但是報警范圍相對較小，無法完成對車輛的遠(yuǎn)程定位。本文研究的車輛智能管理系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，采用射頻識別系統(tǒng)實現(xiàn)對入網(wǎng)車輛的動靜態(tài)信息全面采集，通過車載設(shè)備的地理位置實現(xiàn)對車輛的定位和跟蹤，實現(xiàn)對入網(wǎng)車輛的全面監(jiān)控，能夠在入網(wǎng)車輛發(fā)生突發(fā)事件的時候，及時定位車輛，采取應(yīng)急措施，保證車主財產(chǎn)和車輛運(yùn)行的安全，全面提高車輛防護(hù)能力。
1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)
本項目綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)與云計算技術(shù)實現(xiàn)對入網(wǎng)車輛的有效監(jiān)控，主要由車載終端、控制中心、通信網(wǎng)絡(luò)、位置服務(wù)系統(tǒng)、應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)組成。
車載終端實現(xiàn)報警信息的處理、位置信息的采集、中心指令的執(zhí)行、本地控制的管理及無線通信網(wǎng)絡(luò)的接入等功能。車載終端由車載報警、車載無線通信和車輛定位三個模塊組成?？刂浦行膶崿F(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、警情處理、設(shè)備管理及與其他應(yīng)用系統(tǒng)互聯(lián)等功能。監(jiān)控中心由通信設(shè)備、顯示記錄設(shè)備、計算機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用軟件組成。通信網(wǎng)絡(luò)由有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)組成，有線網(wǎng)絡(luò)主要包括公安專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)接入部分網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)主要實現(xiàn)車載設(shè)備與監(jiān)控中心的信息聯(lián)動，包括寬帶無線網(wǎng)絡(luò)和三大運(yùn)營商提供的移動通信網(wǎng)絡(luò)（2G、3G）組成。位置服務(wù)系統(tǒng)主要采用基于GPS、Wifi、基站等方式進(jìn)行定位，通過車載設(shè)備上傳的車輛實時運(yùn)行地理信息，獲取全面地車輛運(yùn)行軌跡，實現(xiàn)車輛實時定位，向用戶提供車輛全面準(zhǔn)確的定位服務(wù)信息。主要提供定位信息查詢、軌跡信息查詢、位置信息等功能。應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)是通過整合交通、汽車維修機(jī)構(gòu)、救援服務(wù)機(jī)構(gòu)等資源，實現(xiàn)資源共享和業(yè)務(wù)聯(lián)動。
2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計
系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計如圖1所示，其中，車載終端采集車輛動靜態(tài)信息，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)，上傳至控制中心；控制中心接受位置信息進(jìn)行處理，提交到位置服務(wù)系統(tǒng)；位置服務(wù)系統(tǒng)對車載終端信息進(jìn)行處理，生成車輛位置信息，對外提供位置服務(wù)，進(jìn)行車輛的跟蹤定位；車輛發(fā)生突發(fā)事件后，車主報警，應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)根據(jù)車輛位置信息和現(xiàn)場情況，啟動預(yù)案進(jìn)行處理，實現(xiàn)公安機(jī)關(guān)、服務(wù)機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)聯(lián)動。
2.2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)
由于系統(tǒng)涉及到車輛運(yùn)行的動靜態(tài)信息實時采集，在入網(wǎng)車輛達(dá)到一定規(guī)模后，將會出現(xiàn)海量信息和業(yè)務(wù)處理，傳統(tǒng)IT架構(gòu)將無法滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求，為保證將來系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，采用云計算平臺進(jìn)行系統(tǒng)的架構(gòu)，系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)
IaaS層主要實現(xiàn)物理資源（服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)）的虛擬化管理，并實現(xiàn)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)（含安全）資源池的統(tǒng)一、自動化的調(diào)度控制和管理，實現(xiàn)資源的按需配置、彈性擴(kuò)展和負(fù)載均衡，提高軟硬件資源利用率，為系統(tǒng)建設(shè)提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)運(yùn)行平臺。PaaS層主要提供應(yīng)用支撐和應(yīng)用開發(fā)所需環(huán)境和服務(wù)，通過面向應(yīng)用的部署與構(gòu)建一個強(qiáng)大而穩(wěn)定的服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)，能夠快速便捷地進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)、部署、運(yùn)行和管理，為構(gòu)建多層、分布的應(yīng)用提供一個穩(wěn)定高效，安全可靠的平臺。應(yīng)用層主要基于PaaS進(jìn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建，系統(tǒng)的主要應(yīng)用包括供監(jiān)控系統(tǒng)、位置服務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)急處置業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)都在這一層實現(xiàn)。接入層主要為不同用戶提供訪問系統(tǒng)的入口，主要提供對網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)、智能終端的接入支持。
2.3 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
車輛智能管理系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分為兩類，分別是入網(wǎng)車輛和控制中心之間的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及控制中心和其他機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，其中入網(wǎng)車輛和控制中心之間的網(wǎng)絡(luò)為接入網(wǎng)，控制中心與其他機(jī)構(gòu)之間的網(wǎng)絡(luò)為骨干網(wǎng)。
系統(tǒng)接入網(wǎng)由移動通訊網(wǎng)絡(luò)和公安系統(tǒng)專網(wǎng)組成，移動通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面廣，而公安專網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性和安全性強(qiáng)，能保證信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，同時，公安專網(wǎng)可以與車管所車輛系統(tǒng)互聯(lián)，實現(xiàn)信息共享，能及時獲取被盜車輛的相關(guān)信息。
本系統(tǒng)的骨干網(wǎng)采用互聯(lián)網(wǎng)，車輛信息采集子系統(tǒng)獲取到的車輛實時信息就可以直接快速地傳到互聯(lián)網(wǎng)上，并保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，車主若需要獲取車輛的實時信息和歷史數(shù)據(jù)時，就能通過互聯(lián)網(wǎng)方便地進(jìn)行查詢。
2.4 關(guān)鍵業(yè)務(wù)設(shè)計
車載終端：車載終端最重要的部分是RFID系統(tǒng)，RFID系統(tǒng)包括射頻卡、閱讀器和射頻天線。射頻卡一般含有內(nèi)置天線，主要由耦合元器件組成，用來保持與射頻天線間的信息傳遞，閱讀器的作用是用來讀取射頻卡的信息，而射頻天線則負(fù)責(zé)傳遞射頻信號。其工作原理是：首先由閱讀器經(jīng)過射頻天線完成信號的發(fā)送，射頻卡在射頻天線的信號覆蓋區(qū)域內(nèi)獲得感應(yīng)電流而激活，通過射頻卡內(nèi)置天線把編碼信息傳送出來；這時射頻天線可以接收到射頻卡發(fā)送出來的信息，通過調(diào)節(jié)器送至閱讀器，由閱讀器來完成接收信息的解調(diào)和解碼，再傳給后臺主系統(tǒng)進(jìn)行信息處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，同時針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，并發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。
IaaS服務(wù)：IaaS服務(wù)實現(xiàn)物理資源（服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)）虛擬化管理，并實現(xiàn)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)的資源池的統(tǒng)一、自動化的調(diào)度控制和管理，實現(xiàn)資源的按需配置、彈性擴(kuò)展和負(fù)載均衡，提高軟硬件資源利用率。
PaaS服務(wù)：PaaS服務(wù)主要提供應(yīng)用支撐和應(yīng)用開發(fā)所需環(huán)境和服務(wù)。主要實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)集成服務(wù)、工作流服務(wù)、報表服務(wù)、統(tǒng)一認(rèn)證授權(quán)服務(wù)、門戶服務(wù)、內(nèi)容服務(wù)等，為系統(tǒng)提供靈活的權(quán)限控制策略。
3 結(jié)束語
本系統(tǒng)建設(shè)的目的是為了提高對入網(wǎng)車輛的監(jiān)控能力，以保證車輛的安全。在系統(tǒng)架構(gòu)上使用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對遠(yuǎn)距離高速行進(jìn)中的汽車進(jìn)行信息采集，具有識別率高、耗能低的特點(diǎn)。為保障信息傳輸?shù)挠行?，系統(tǒng)采用云計算技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整體構(gòu)建，具有按需計算、彈性擴(kuò)展、高可用性和高可靠性等特征，并保證了計算的快速性和準(zhǔn)確性。系統(tǒng)采用虛擬化技術(shù)整合系統(tǒng)基礎(chǔ)硬件和軟件資源，大幅減少系統(tǒng)管理和維護(hù)的工作量，降低了運(yùn)行成本。本系統(tǒng)采用移動通信網(wǎng)和公安專網(wǎng)作為系統(tǒng)接入網(wǎng)，提高了汽車信息的安全性和傳輸可靠性，在對車輛全面防護(hù)的同時降低了成本。在對汽車進(jìn)行定位和跟蹤上，本系統(tǒng)利用電子標(biāo)簽技術(shù)，能準(zhǔn)確定位車輛的地理位置，及時追回被盜汽車，有效打擊汽車盜竊行為。綜上所述，基于物理網(wǎng)的車輛智能管理系統(tǒng)整合了公安、交通、汽車維修等機(jī)構(gòu)資源，在提供防盜服務(wù)外，還提供了救援及維修等其它服務(wù)，全面保障了車輛的安全運(yùn)行，對現(xiàn)代物流網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用具有積極推動作用。
參考文獻(xiàn)
隨著信息、舒適、駕車輔助功能的增加，新一代寶馬、大眾、奔馳轎車的電控單元越來越多，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，使得故障診斷難度提升，但德系轎車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)診斷技術(shù)具有以下共同點(diǎn)。
1.診斷數(shù)據(jù)在線傳回德國
德系車已實現(xiàn)將在線診斷數(shù)據(jù)歸檔到德國中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如大眾歸口到德國總部沃爾夫斯堡中央數(shù)據(jù)庫。
2.車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模塊化
德系車的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按功能和網(wǎng)絡(luò)傳播速度劃分為三大功能區(qū)域：首要功能區(qū)域、次要功能區(qū)域、舒適功能區(qū)域。首要功能區(qū)域指讓車輛在路上較容易地到達(dá)指定點(diǎn)的所有電控單元組成的區(qū)域；次要功能指在車輛行駛過程中，能讓駕駛員和乘客通過功能鍵實現(xiàn)一些便捷調(diào)整功能（如音箱系統(tǒng)、室內(nèi)溫度）的所有電控單元組成的區(qū)域；舒適功能區(qū)域內(nèi)的電控單元數(shù)量則在逐漸遞增，如遠(yuǎn)程信息處理、交流聊天功能、導(dǎo)航功能等；其他有在線診斷監(jiān)控、優(yōu)化儀表顯示區(qū)域。
以大眾車為例，其車載CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為驅(qū)動CAN、舒適/便捷CAN、信息娛樂CAN、組合儀表CAN、診斷CAN，這些車載網(wǎng)絡(luò)中的分支區(qū)域系統(tǒng)是由網(wǎng)關(guān)星形連接在一起，診斷測試儀對電控單元的診斷要通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行間接連接，如圖1所示。
3.專用診斷儀診斷圖示化
專用診斷儀內(nèi)診斷界面框架體系與車載網(wǎng)絡(luò)體系一致，診斷圖示化，脈絡(luò)清晰，如大眾診斷系統(tǒng)軟件體系ODIS（圖2），方框變黑色表示該控制單元已安裝，方框變黑且填充紅色則表示該電控單元有控制，方框呈灰色則表示車輛未安裝該電控單元。
4.更新三個理念
德系車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障診斷更新了三個理念：①維護(hù)保養(yǎng)不再依賴?yán)锍虜?shù)，而是基于事件服務(wù)（CBS），如更換制動蹄片、發(fā)動機(jī)機(jī)油，并將車輛維護(hù)信息集成在鑰匙中，最終傳輸?shù)浇?jīng)銷店總系統(tǒng)中，為客戶提供最優(yōu)化的服務(wù)保養(yǎng)；②實現(xiàn)遠(yuǎn)程在線匹配，如增減功能或更換電控單元后的系統(tǒng)匹配，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全；③可將故障診斷數(shù)據(jù)直接傳遞到德國總部進(jìn)一步診斷。
基于事件服務(wù)（CBS）就是按需維護(hù)，沒有標(biāo)準(zhǔn)時間間隔可參照，是通過傳感器或電控單元來持續(xù)監(jiān)測主要車輛部件并判斷是否需要維護(hù)，維護(hù)提醒信息則出現(xiàn)在儀表顯示屏上，基于事件服務(wù)大大延長了維護(hù)保養(yǎng)間隔。
二、德系轎車CAN總線故障類型
依據(jù)ISO11898-3協(xié)議車載網(wǎng)絡(luò)故障分成電源故障和總線故障兩個主要類型。電源故障指車載網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本身的電源線或搭鐵線斷路故障，而CAN總線故障又分為如下類型（圖3）：CAN總線（CAN H或CAN_L）對某一控制單元斷路故障（故障1和2）、CAN總線（CAN-H或CAN_L）對正極短路故障（故障3和6）、CAN總線（CAN_H或CAN_L）對地短路故障（故障5和4）、CAN總線CAN_H與CAN_L彼此之間短路故障（故障7，CAN總線CAN H和CAN L在某一段信號反向傳輸故障）、CAN_H和CAN L同時斷路故障（故障8）、CAN總線終端電阻斷路（故障9）。故障8是不可恢復(fù)的，影響總線功能；而故障1～7、9是單線故障且可恢復(fù)，不影響總線功能（表1）。在正常工作模式里沒有線路故障，差動接收CAN H和CAN L輸入信號，也可以用于單線傳輸，所有的單線傳輸期間EMC性能抗干擾性和輻射性比差動模式差。
1.單線斷路時的局部故障
單線斷路故障是局部故障，信息只通過另一根未斷線正常傳輸。該類故障是間歇性癥狀表現(xiàn)，有時又會顯現(xiàn)正常。如圖4所示，CAN_H線斷路（故障1），第一輪信息傳輸中，故障在斷路點(diǎn)前未呈現(xiàn)故障征兆，在斷路點(diǎn)后呈現(xiàn)故障征兆，第二輪信息傳輸后，癥狀正好相反。因通信協(xié)議ISO 11992-1規(guī)定，當(dāng)節(jié)點(diǎn)之間通信中斷超時，確認(rèn)有故障后，節(jié)點(diǎn)之間的通信重新通過單線模式進(jìn)行。出現(xiàn)單線斷路故障時，不允許改變數(shù)據(jù)，還是保留故障信息及故障狀態(tài)，在未確定出是哪根線受到影響時，各節(jié)點(diǎn)將信號在兩根網(wǎng)線上重置，直到確定出未響應(yīng)線為止。這種反復(fù)試驗確認(rèn)故障的方法僅適合節(jié)點(diǎn)少的條件，在節(jié)點(diǎn)增多后，故障查找將變得十分復(fù)雜和費(fèi)時。這種單線斷路故障確認(rèn)模式僅適用于貨車和牽引車上的低速CAN，傳輸速率在1 25kbps。
2.單線短路時的全局故障
單線短路故障是全局故障，故障狀態(tài)很少改變，呈現(xiàn)靜止故障顯示?？偩€通信協(xié)議故障管理系統(tǒng)對此限制少，允許改變數(shù)據(jù)或清除。局部故障優(yōu)先權(quán)高于全局故障，體現(xiàn)在故障管理系統(tǒng)對斷路故障容忍度大，而對于全局故障則會盡快恢復(fù)。單線CAN H和CAN L對電源短路（故障3和故障6），信號點(diǎn)要超出正常范圍，故障易被察覺，故障管理系統(tǒng)將對沒受影響的傳輸線進(jìn)行初始化。依據(jù)SAE J1939/12，這種超出范圍比較確認(rèn)故障的方法適合于短路檢測，缺點(diǎn)是需要輔助8V電源，低阻抗終端，且在車輛怠速時檢測結(jié)果不明顯。另外，從短路故障恢復(fù)到單線運(yùn)行模式后，整個系統(tǒng)的電磁兼容性能降低，對搭鐵偏置的包容性也降低。
CAN H搭鐵短路（故障5）與CAN H斷路（故障1）故障現(xiàn)象一樣，屬于局部故障，而CAN L搭鐵（故障4）故障則屬于全局故障，檢測這類故障常常模棱兩可，需要電壓除外的輔助數(shù)據(jù)參照。單線工作模式不適用于高速CAN。
3.雙線互短時的全局故障
CAN H和CAN L互短（故障7）時，總線還可工作。
4.雙線斷路故障
雙線斷路，總線被隔斷，總線不能正常工作。
5.終端電阻斷路故障
為了避免信號反射，在2個CAN總線用上分別連接一個120Ω的終端電阻。這兩個終端電阻并聯(lián)，并構(gòu)成一個60Ω的等效電阻，關(guān)閉供電電壓后可以在數(shù)據(jù)線之間測量這個等效電阻，如把便于拆裝的控制單元從總線上脫開，然后在插頭上測量CAN_H和CAN_L之間的電阻（圖5）。單個電阻也可各自分開測量，則應(yīng)為120Ω。終端電阻斷路，依據(jù)分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)總線還能正常工作，只是終端電控單元無法通信。
6.總線傳輸受干擾的三種情境
（1）總線信號電壓過低，有搭鐵傾向，通常低于+/-1V；
（2）泄漏電阻，通常高于5KΩ；
（3）電磁干擾，總線干擾會導(dǎo)致不可恢復(fù)的硬故障。
所有單線故障都可以被檢測到，故障3、4、6和7可被故障管理系統(tǒng)單獨(dú)檢測出來；故障1、2和5是被容錯的，則需要輔助方法才可被檢測出來。局部故障現(xiàn)象是暫時的，相關(guān)故障信息會變化，而全局故障呈現(xiàn)靜態(tài)故障信息顯示，便于故障位置判斷。
三、車載網(wǎng)路的拓?fù)浞治?/p>
【關(guān)鍵詞】智能汽車 無人駕駛 車聯(lián)網(wǎng)
1 無人駕駛技術(shù)
1.1 無人駕駛汽車發(fā)展概況
從長遠(yuǎn)的趨勢來看，汽車發(fā)展的趨勢是實現(xiàn)自主駕駛，而無人駕駛作為自主駕駛的一種重要的實現(xiàn)形式，是未來智能交通的構(gòu)成基石。在廣義上，無人駕駛汽車是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和智能控制技術(shù)主導(dǎo)其運(yùn)行的汽車，是有著汽車外形的移動機(jī)器人。因此，無人駕駛汽車也被稱為自動輪式移動機(jī)器人。它是指在沒有駕駛者輸入的情況下，通過車載傳感器感知周圍環(huán)境，并根據(jù)所實時的路況信息，依靠車內(nèi)的智能計算機(jī)系統(tǒng)為主的智能駕駛裝置控制動力傳動裝置實現(xiàn)駕駛功能。它具有整個道路環(huán)境中所有與車輛安全性相關(guān)的控制功能，不需要駕駛員對車輛實施任何認(rèn)為操縱。
20世紀(jì)七十年代，以美國為主導(dǎo)的發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始進(jìn)行無人駕駛的研發(fā)工作。20世紀(jì)，已經(jīng)產(chǎn)出可以人為遠(yuǎn)程操縱的無人駕駛汽車，并通過相關(guān)的測試。近幾年隨著互聯(lián)網(wǎng)和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些科技公司開始著手無人駕駛技術(shù)的研究，例如美國谷歌和特斯拉公司，它們使無人駕駛汽車越來越智能化，已經(jīng)很接近可以量產(chǎn)的模型。
1.2 無人駕駛技術(shù)的組成
作為一個復(fù)雜的智能系統(tǒng)，無人駕駛技術(shù)涉及到多個功能的融合，而其中幾個重要的內(nèi)容如下：
1.2.1 汽車體系結(jié)構(gòu)
在傳統(tǒng)汽車體系中，汽車主體結(jié)構(gòu)是一個系統(tǒng)的“骨架系統(tǒng)”，無人駕駛技術(shù)中的汽車體系決定了系統(tǒng)軟硬件的組織原則、集成方法及支持程序。
1.2.2 外界環(huán)境感知與識別
無人駕駛汽車的環(huán)境感知系統(tǒng)利用各種傳感器對環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取行駛環(huán)境狀況同時對獲得的信息進(jìn)行處理。環(huán)境感知系統(tǒng)的主要功能是將本車和周圍障礙物的位置、相對距離和相對速度信息提供給汽車中的計算機(jī)處理系統(tǒng)，從而為汽車的后續(xù)反應(yīng)提供支持。
1.2.3 定位導(dǎo)航系統(tǒng)
在無人駕駛汽車行駛的過程，汽車的位置、行駛方向、速度、姿態(tài)等多種信息由定位導(dǎo)航系統(tǒng)獲得，可以不折不扣地說，定位導(dǎo)航系統(tǒng)是無人駕駛技術(shù)的基石。定位導(dǎo)航技術(shù)種類繁多，常用的定位導(dǎo)航技術(shù)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)、航跡推算技術(shù)、路標(biāo)定位技術(shù)、地圖匹配定位技術(shù)和視覺定位技術(shù)等。實際操作中，通常將兩種及兩種以上的導(dǎo)航系統(tǒng)綜合使用，以便獲得更好的性能。
1.2.4 路徑規(guī)劃
路徑規(guī)劃是指在給定出發(fā)點(diǎn)和目的地的情況下，無人駕駛系統(tǒng)自動獲取一條無障礙、能安全到達(dá)并且高效出行的有效路徑。路徑規(guī)劃第一步先建立交通環(huán)境地圖，隨后是調(diào)用規(guī)劃算法搜索可行的路徑。
1.2.5 運(yùn)動控制
計算機(jī)計算好路線之后，通過實時的反饋算法對汽車的運(yùn)動做出控制。
1.2.6 車輛一體化設(shè)計
2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
2.1 車聯(lián)網(wǎng)概述
廣義上，車聯(lián)網(wǎng)就是車與一切事物聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)（Vehicle To X），通^車輛自組網(wǎng)及多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，實現(xiàn)車與車、車與其運(yùn)行的道路設(shè)施、車與云端以及車與家之間的互通互聯(lián)，從而實現(xiàn)交通管理的智能化和車輛智能化，并能為駕駛者提供動態(tài)信息服務(wù)的泛在網(wǎng)絡(luò)。車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由車內(nèi)網(wǎng)和車外網(wǎng)構(gòu)成，汽車本身自有的車載網(wǎng)絡(luò)叫車內(nèi)網(wǎng)如CAN、LIN、MOST等網(wǎng)絡(luò)，而車外網(wǎng)則包括車載移動互聯(lián)網(wǎng)和車載自組網(wǎng)。
車聯(lián)網(wǎng)由感知層、平臺層和應(yīng)用服務(wù)層三層組成。第一層為感知層，也就是我們所說的端，即通過車載終端上的RFID、雷達(dá)、攝像頭等傳感器感知車輛信息及狀態(tài)；第二層為平臺層，也就是管，即車輛與一切事物之間的互聯(lián)互通；第三層是服務(wù)層，即通過云平臺實現(xiàn)車輛與交通信息的管理、應(yīng)用程序的管理及分發(fā)、數(shù)據(jù)的儲存、大數(shù)據(jù)分析與處理、并為交通參與者提供相應(yīng)的服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)的研究，需要以道路交通為基礎(chǔ)，始終圍繞車輛來進(jìn)行，車輛的運(yùn)行有兩個環(huán)境：一個是車外的運(yùn)行環(huán)境，另一個是車內(nèi)的駕駛環(huán)境，如果脫離這兩者，就不是真正的車聯(lián)網(wǎng)。
2.2 車聯(lián)網(wǎng)的工作原理
車聯(lián)網(wǎng)是以車輛為核心，進(jìn)行道路利用率、道路安全等項目的綜合研究，車輛在移動的過程中通過多種無線通信方式實現(xiàn)車輛與一切相關(guān)事物的相連。因此，車聯(lián)網(wǎng)必須具有移動性、無線性、及時性和穩(wěn)定性等特點(diǎn)。
1 TCP
TCP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議）是面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層協(xié)議，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)的應(yīng)用是使用TCP協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。作為在IP網(wǎng)絡(luò)中可靠的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，TCP協(xié)議有著杰出的表現(xiàn)。使用TCP協(xié)議進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)必須滿足無重復(fù)、無差錯和按序到達(dá)特點(diǎn)，正是因為TCP這些特性保證了數(shù)據(jù)傳送的可靠性和健壯性；TCP協(xié)議的擁塞控制算法包括慢啟動、擁塞避免、快速恢復(fù)和快速重傳算法，在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時擁塞控制算法能顯著提高TCP的傳輸性能。使用TCP協(xié)議進(jìn)行通信的兩個端點(diǎn)在通信之前需通過三次握手來建立一條邏輯通信鏈路，在鏈路建立好后會進(jìn)入慢啟動階段，進(jìn)而進(jìn)入擁塞避免階段和擁塞控制階段[2]。
在剛開始制定TCP協(xié)議時，由于當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度還很慢，網(wǎng)絡(luò)性能也比較穩(wěn)定，因此在設(shè)計數(shù)據(jù)包格式時為減少開銷，將頭部設(shè)計的非常緊湊，這使得TCP協(xié)議的可擴(kuò)展性較差，幾乎不能擴(kuò)展。然而隨著網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的提高和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的增加，TCP因受到可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)要求以及擁塞控制機(jī)制的限制，已經(jīng)不能充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，急需進(jìn)行擴(kuò)展，尤其是在以車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為例的具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。不同的鏈路在帶寬以及傳輸時延上都存在著較大的差異，當(dāng)TCP在不同鏈路之間進(jìn)行切換時，性能會受到很大的影響[3]。此外，TCP不能有效區(qū)別擁塞丟包與鏈路故障丟包，而是簡單的將丟包均視為擁塞丟包，然而在無線網(wǎng)絡(luò)中丟包不僅僅是擁塞丟包造成的也可能是因無線信號差錯造成的，簡單的歸因于擁塞丟包會導(dǎo)致?lián)砣翱诘牟槐匾档?，進(jìn)而降低傳輸效率[4]?？梢姡琓CP在具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用的局限性越來越明顯。
2 SCTP-CMT
SCTP協(xié)議是由SIGTRAN組織最初設(shè)計并用來在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸信令消息、面向數(shù)據(jù)流的端到端傳輸協(xié)議， SCTP可以提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)并且可以保留數(shù)據(jù)消息邊界[5]。SCTP協(xié)議中引入了關(guān)聯(lián)的概念，關(guān)聯(lián)是指兩個終端經(jīng)過四次握手后建立的一種連接關(guān)系。除此之外，SCTP還具有許多新特性，如多宿性、多流性。多宿性是SCTP的重要特性之一，在具有多個網(wǎng)絡(luò)接口的主機(jī)上，可以通過多個IP地址來訪問該主機(jī)，假設(shè)需要通信的兩個主機(jī)分別有N個和M個接口，則該關(guān)聯(lián)中最多可以擁有N*M條路徑，使用多路徑的目的是獲得冗余，這可以避免因某條路徑的失效而導(dǎo)致整個關(guān)聯(lián)失敗的現(xiàn)象發(fā)生，提高了通信的可靠性[6]。多流性（multi-stream）是指在使用SCTP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓚€端點(diǎn)可以同時擁有多個流，用戶除了可以選擇使用不同的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸外，還可通過不同的數(shù)據(jù)流來傳輸數(shù)據(jù)，且不同的數(shù)據(jù)流之間相互獨(dú)立。
在實際應(yīng)用中，使用SCTP協(xié)議進(jìn)行通信的終端間雖然可以擁有多條路徑，但通常只使用主路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)主路徑失敗后才會選擇備用路徑來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這極大的浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源。隨著人們對帶寬的要求越來越高，為充分利用每一條路徑的鏈路資源、增加端到端之間的網(wǎng)絡(luò)利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量、提高傳輸效率，Iyengar博士等人提出了并行多路徑傳輸（CMT）的概念，它不僅可以在多條路徑上同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且當(dāng)某條路徑發(fā)生故障時，可以及時的選擇其他路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而新路徑不需像傳統(tǒng)SCTP一樣，需要從慢啟動階段開始，這大大的提高帶寬的利用率和吞吐量。
使用多條路徑進(jìn)行并行傳輸時，由于每條路徑的屬性不同，網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)（如帶寬、時延）各異，很難保證數(shù)據(jù)包能夠同時到達(dá)接收端。同時丟包也可能會導(dǎo)致后發(fā)出的數(shù)據(jù)包先到達(dá)，使亂序問題變得更加嚴(yán)重，容易產(chǎn)生接收端緩存問題。
3 仿真實驗
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)通信受到了越來越多的關(guān)注，當(dāng)前越來越多的終端可以擁有多種接入方式，因此具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)通信成為時下熱點(diǎn)話題之一。車載網(wǎng)絡(luò)屬于 高速移動的無線網(wǎng)絡(luò)，隨著車輛的日益普及，人們對車載網(wǎng)絡(luò)的要求也越來越高。為研究SCTP-CMT與TCP在具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的傳輸性能，我們以車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為例，針對SCTP-CMT和TCP分別建立了模擬車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，如圖1所示為SCTP-CMT的拓?fù)鋱D，其中，S為服務(wù)器端，在傳輸層采用SCTP-CMT協(xié)議，應(yīng)用層采用FTP協(xié)議。圖2為TCP的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，其中，S1和S2為服務(wù)器端，傳輸層均采用TCP協(xié)議，應(yīng)用層采用FTP協(xié)議。R1，1與R1，2以及R2，1與R2，2這兩條瓶頸路徑帶寬均為2Mb，時延為20ms，其中MN為接收端，即移動車輛，基站BS1和BS2的距離設(shè)為500m，MN以60km/h的速度在其站BS1和BS2之間移動。在版本為2.34的NS2網(wǎng)絡(luò)仿真平臺[12]上進(jìn)行了仿真實驗，以分析SCTP-CMT與TCP誰更適合應(yīng)用于車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
圖3和圖4分別為SCTP-CMT和TCP的擁塞窗口變化和吞吐量變化的仿真結(jié)果圖，從圖中我們可以看到，無論是擁塞窗口變化還是吞吐量，SCTP-CMT的性能都高于TCP。尤其是在12.5秒時，TCP因需要轉(zhuǎn)換路徑時，擁塞窗口幾乎降為零，重新經(jīng)歷了一個慢啟動過程。而SCTP-CMT因為在整個仿真過程中都可以在兩條路徑上同時進(jìn)行傳輸，因此無論是在3.5s為有線鏈路擁塞造成丟包、在12.0s時發(fā)生無線鏈路信息造成的丟包，還是在20.0s是無線鏈路信號造成超時，其傳輸性能都一直優(yōu)于TCP。
雖然在仿真結(jié)果中SCTP-CMT性能始終高于TCP，但可以發(fā)現(xiàn)在12.0s和20.0s時，并沒有將因無線信號錯誤而造成的差錯丟包與受帶寬限制而產(chǎn)生的擁塞丟包區(qū)分開了，造成了擁塞窗口不必要的降低。這是因為SCTP-CMT采用與傳統(tǒng)TCP協(xié)議相同的擁塞控制機(jī)制（CC），無法區(qū)分擁塞丟包與差錯丟包。近期有許多學(xué)者為SCTP-CMT、MPTCP分別提出CMT/RP CC和MPTCP CC機(jī)制，以使擁塞控制機(jī)制更加適合應(yīng)用于多路徑數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，[13]但在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中還需做進(jìn)一步的研究。
4 結(jié)論
TCP是面向連接的可靠傳輸協(xié)議，SCTP在繼承了TCP的優(yōu)點(diǎn)上發(fā)展出了多宿、多流等特性，在SCTP基礎(chǔ)上提出的多路徑并行傳輸機(jī)制（SCTP-CMT）可以同時利用多條路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高了鏈路的利用率。該文介紹了TCP與SCTP-CMT的基本特性，分析了TCP的不足之處以及SCTP-CMT的優(yōu)點(diǎn)。為比較TCP與SCTP-CMT在具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的傳輸性能，該文以車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為例，在NS2上建立仿真拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以分析TCP與SCTP-CMT誰更適合車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，根據(jù)仿真實驗結(jié)果，我們可以看到，SCTP-CMT在車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的傳輸性能明顯高于TCP的傳輸性能，尤其是在多個基站間切換時，可以保證數(shù)據(jù)的高效傳輸，因此認(rèn)為SCTP-CMT比TCP更適合應(yīng)用于具有多種接入方式的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。但當(dāng)前SCTP-CMT的發(fā)展還不夠成熟，尤其是在無線網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法上仍須做進(jìn)一步的改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] RFC4960，Stream Control Transmission Protocol[S].
[2] 謝希仁.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) [M]. 6版.北京：電子工業(yè)出版社，2013.
. IEEE Communications Surveys & Tutorials， 2006， 8（4）：64-79.
一、乘客信息系統(tǒng)簡介
乘客信息系統(tǒng)PIS（Passenger Information System）依托多媒體顯示技術(shù)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)處理技術(shù)為核心，通過設(shè)置在地鐵站臺和地鐵車載顯示終端為媒介向乘客提供信息服務(wù)的系統(tǒng)。
PIS系統(tǒng)可以在正常運(yùn)行狀態(tài)下為乘客提供列車到發(fā)時間、公告、周邊信息、出行參考、媒體新聞、賽事直播、廣告等實時動態(tài)多媒體信息；在火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等緊急情況下可以為乘客提供動態(tài)緊急疏散及引導(dǎo)信息。
根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模組成及功能需求不同，可以把本系統(tǒng)歸類為三大類：
方案一：不實現(xiàn)列車與站臺之間的車地實時移動信息傳輸，車載子系統(tǒng)獨(dú)立形成信號傳播體系，信號源和播出方式不受地鐵管理中心或車站控制。
方案二：實現(xiàn)車地之間的信號移動傳輸及同步播出，利用地鐵列車進(jìn)站或進(jìn)庫的時間將事先準(zhǔn)備好的信息（音頻、視頻）通過無線信號發(fā)射裝置發(fā)送給列車，待列車行駛過程中通過時間的設(shè)定和控制向乘客進(jìn)行播放。
方案三：通過高端先進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)車地之間的實時移動傳輸，本方案可以在列車高速移動的過程中把信息高速準(zhǔn)確的實時傳輸給列車，并通過管理中心的集中控制實現(xiàn)同步播放。
乘客信息系統(tǒng)不但可以提高城市軌道交通運(yùn)營和運(yùn)營服務(wù)水平, 也可增加地鐵、輕軌等運(yùn)營部門的收入，合理地使用乘客信息系統(tǒng)會不同程度地提升地鐵運(yùn)營服務(wù)形象和服務(wù)品質(zhì)。
二、PIS系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)
根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)可以把地鐵乘客信息系統(tǒng)架構(gòu)分為四個子系統(tǒng): 中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)、車載子系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。
1.中心子系統(tǒng)
中心子系統(tǒng)的功能是對整個城市軌道交通PIS系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)管理、信息的導(dǎo)入、多媒體素材的管理、系統(tǒng)日志的管理、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、供電管理、多媒體素材的下載、緊急信息的及權(quán)限的播出控制等。
中心子系統(tǒng)的主要設(shè)備包括: 中心數(shù)據(jù)服務(wù)器、直播服務(wù)器、多媒體素材服務(wù)器、操作員工組站、維護(hù)工作站、播出控制工作站、多媒體素材工作站、外部播放設(shè)備及中心交換機(jī)等。
2.車站子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
車站子系統(tǒng)的功能對本站臺內(nèi)傳輸?shù)亩嗝襟w數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和顯示，包括本站終端顯示、本站日志管理、本站播出控制、本站緊急信息管理、本站系統(tǒng)參數(shù)管理、多媒體信息管理、本站用戶權(quán)限管理。
車站服務(wù)器與中心數(shù)據(jù)服務(wù)器共同組成一個CDN子系統(tǒng), 用于接收中心數(shù)據(jù)服務(wù)器傳輸?shù)亩嗝襟w信息。同時, 還與多個播放控制器連接，組成一個多媒體廣播子系統(tǒng)。
乘客顯示終端包括: 站臺液晶電視顯示屏幕、車載液晶電視顯示屏幕、地面LED顯示屏,乘客顯示終端能同時顯示多個多媒體內(nèi)容, 多媒體內(nèi)容可以進(jìn)行數(shù)字分割顯示和層疊式顯示。乘客顯示終端能在出現(xiàn)故障的情況下（設(shè)備本身故障、系統(tǒng)通信故障）自動轉(zhuǎn)入安全模式, 顯示本地預(yù)存內(nèi)容, 直至故障恢復(fù)。
因為城市軌道交通綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(IMS) 中的冗余環(huán)網(wǎng)以包傳輸為基礎(chǔ)進(jìn)行斷續(xù)的異步傳輸, 對一個實時A/V源或存儲的A/V文件,在傳輸中它們被分解為許多包，由于網(wǎng)絡(luò)是動態(tài)變化的，各個包選擇的路由可能不盡相同，故到達(dá)客戶端的時間延遲不等。為此，使用緩存系統(tǒng)來彌補(bǔ)延遲和抖動的影響，并保證數(shù)據(jù)包的順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因為網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞使播放出現(xiàn)停頓。通過組播源把數(shù)據(jù)包發(fā)送到特定的組播車站，而只有屬于該組播組的車站才能接收到數(shù)據(jù)包，IP組播技術(shù)可以減少中心子系統(tǒng)不必要的重疊發(fā)送，從而減輕了整個城市軌道交通系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，提高了中心和車站服務(wù)器的CPU資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，極大地改善了視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。
3.車載子系統(tǒng)
車載子系統(tǒng)的主要功能是通過安裝于列車內(nèi)的車載液晶電視為乘客提供列車時刻、乘客導(dǎo)引、通告以及天氣、簡要新聞等信息,也為城市軌道交通運(yùn)營部門提供視頻廣告及其它各類公益信息的平臺。
車載子系統(tǒng)由車載服務(wù)器、相應(yīng)的跨車連接器、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、媒體控制器MC、視頻分配器及液晶電視等組成,如果需要乘客緊急情況通話系統(tǒng),還可以增加視頻監(jiān)視和報警模塊。
車載子系統(tǒng)基于工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建,車載服務(wù)器作為視頻文件的源,車載媒體控制器MC作為客戶機(jī)通過交換機(jī)連接到車載以太網(wǎng)。車載媒體控制器MC輸出的VGA視頻信號通過VGA分配器驅(qū)動同一車廂內(nèi)的各個液晶電視。
4.網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要有: 管理中心—車站主干傳輸網(wǎng)、車—地間無線局域網(wǎng)、管理中心局域網(wǎng)、本站局域網(wǎng)和車載局域網(wǎng)等。
管理中心—車站主干傳輸網(wǎng)(IMS)采用環(huán)形結(jié)構(gòu)的100/1000M以太傳輸網(wǎng),對PIS系統(tǒng)信息進(jìn)行傳輸,支持組播。車—地間無線局域網(wǎng)根據(jù)各布線要求和距離,可以采用WLAN無線傳輸網(wǎng)、或采用同軸電纜的數(shù)字電視傳輸?shù)确绞?。管理中心局域網(wǎng)的內(nèi)部傳輸為以中心交換機(jī)為核心的100/1000M以太網(wǎng)。本站局域網(wǎng)利用車站交換機(jī)和IMS 車站交換機(jī)所提供的端口進(jìn)行組網(wǎng)。為了提高系統(tǒng)的可靠性, 車載局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)車廂過橋處采用雙主干線冗余方案。
三、乘客信息系統(tǒng)終端的設(shè)計原則
乘客信息系統(tǒng)終端設(shè)計時應(yīng)滿足的主要原則包括以下幾個方面。
1.可靠性原則
為保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，終端設(shè)備應(yīng)該能夠達(dá)到24小時連續(xù)運(yùn)行無故障，LCD屏、PDP屏等平均無故障時間達(dá)到50000小時，平均維修時間小于1小時，控制中心平均無故障時間達(dá)到50000小時，平均修復(fù)時間小于1小時。在列車遇到突況或非正常情況時，能夠確?？焖俨シ懦丝桶踩龑?dǎo)信息。
2.實用性原則
乘客信息系統(tǒng)在設(shè)計中要充分利用技術(shù)成熟、性能可靠的現(xiàn)有技術(shù)手段，最大限度地發(fā)揮環(huán)境、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和管理的資源，既要利用先進(jìn)的技術(shù)方法和科學(xué)手段，又要充分地發(fā)揮現(xiàn)有資源的利用水平。
3.兼容性原則
乘客信息系統(tǒng)終端能夠兼容不同類型的顯示設(shè)備，如LCD、PDP屏和LED屏等，并能夠根據(jù)屏幕的特點(diǎn)顯示不同信息。對于LCD屏和PDP屏，主要顯示音視頻信息，對于LED則以顯示文本信息為主。系統(tǒng)可以自動根據(jù)不同屏幕選擇顯示方式，并向上兼容高清視頻格式。
4.模塊化原則
在乘客信息系統(tǒng)終端的軟件和硬件設(shè)計中，都要采用模塊化的設(shè)計原則，保證乘客信息系統(tǒng)可以隨著技術(shù)的發(fā)展得到不斷更新和完善，并方便后期的系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)展升級。
5.經(jīng)濟(jì)性原則
在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，要綜合考慮系統(tǒng)的性能和價格，使性能價格比在同類系統(tǒng)和技術(shù)條件下達(dá)到最優(yōu)化。降低終端系統(tǒng)本身的成本，減少后期大量的媒體制作費(fèi)用，對于系統(tǒng)實施和后期維護(hù)擴(kuò)展的成本要相應(yīng)減少。
【關(guān)鍵詞】車載網(wǎng)格系統(tǒng);檢查方法;應(yīng)用
Abstract：Aiming at vehicle network system，this paper briefly introduces steps and methods of its fault examination and comprehensive application through analyzing and eliminating various practical faults.The results indicate that this method can eliminate vehicle network system fault quickly and exactly.
Key Words：vehicle network system;examination method;application
1.引言
隨著汽車網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普遍應(yīng)用，對汽車故障的檢測和維修人員提出了更高的要求。車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制原理和結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)布線方式的原理和結(jié)構(gòu)，因此其故障的檢查方法也大有區(qū)別，要根據(jù)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和控制原理，綜合運(yùn)用檢查方法分析和排除故障。
2.車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢查的一般步驟
（1）現(xiàn)代汽車是集機(jī)、電、液與計算機(jī)信息于一體的高科技綜合產(chǎn)品，要對汽車進(jìn)行檢測和維護(hù)首先要有相關(guān)的資料。因此，對車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)檢測，首先要了解相關(guān)汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。
（2）了解車型多路信息傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)，主要是：1）傳輸介質(zhì)，如雙絞線、同軸電纜、光纖和無線電（藍(lán)牙技術(shù)）;2）局域網(wǎng)形式，如CAN網(wǎng)、LAN網(wǎng);3）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的類型，如CAN協(xié)議、ABUS協(xié)議、VAN協(xié)議、PALMENT協(xié)議、CCD協(xié)議、HBCC協(xié)議、DLCS協(xié)議等。
（3）了解汽車多路信息傳輸系統(tǒng)的各種功能，如有無喚醒功能、休眠功能等。
（4）利用CAN系統(tǒng)的故障自診斷功能，應(yīng)用故障診斷儀讀取與CAN總線有關(guān)的故障碼和相關(guān)的數(shù)據(jù)流。如有故障碼，按故障碼的提示進(jìn)行檢查，在CAN系統(tǒng)故障碼與其他故障碼同時出現(xiàn)時，應(yīng)優(yōu)先對CAN系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷。如診斷儀具有控制單元CAN系統(tǒng)診斷支持監(jiān)視器功能，可充分利用功能來幫助判斷故障位置。
（5）檢查汽車電源系統(tǒng)是否存在故障，檢查蓄電池電壓、各接頭連接情況、相關(guān)熔絲、發(fā)動機(jī)與車身的接地情況等;檢查交流發(fā)電動機(jī)的輸出波形是否正常（若不正常將導(dǎo)致信號干擾故障）等。
（6）檢查汽車多路信息傳輸系統(tǒng)的鏈路是否存在故障。
（7）檢查控制單元的故障。
3.車載網(wǎng)絡(luò)故障的檢查方法（以CAN網(wǎng)為例）
（1）檢查控制單元的功能故障。利用診斷儀讀取故障碼和CAN系統(tǒng)監(jiān)控判斷故障，縮小故障查找范圍。在檢查數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)前，須保證所有與數(shù)據(jù)總線相連的控制單元無功能故障（指不會直接影響數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，但會影響某一系統(tǒng)的功能流程的故障）。如某傳感器損壞，其結(jié)果就是傳感器信號不能通過數(shù)據(jù)總線傳遞。這種功能故障對數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)有間接影響，會影響需要該傳感器信號的控制單元的通信。如存在功能故障，要先排除該故障。記下該故障并消除所有控制單元的故障碼，排除所有功能故障后，如果控制單元間數(shù)據(jù)傳遞仍不正常，就要檢查數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)。
（2）車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鏈路故障檢查。當(dāng)車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的鏈路（通信線路）出現(xiàn)故障時，如通信線路的短路、斷路以及線路物理性質(zhì)引起的通信信號衰減或失真，都會引起多個控制單元無法工作或控制系統(tǒng)錯誤動作。判斷是否為鏈路故障時，一般采用示波器或汽車專用光纖診斷設(shè)備觀察通信數(shù)據(jù)信號是否與標(biāo)準(zhǔn)信號相符。
在相應(yīng)的控制模塊上找到CAN總線，然后用多通道示波器檢查CAN高位（CAN-High）和低位（CAN-Low）數(shù)據(jù)線上的波形，高位和低位數(shù)據(jù)線上的波形的電位應(yīng)是剛好相反，即當(dāng)一個是高電位（5V）時，另一個為低電位（0V），兩條線的電壓和總等于常值。并不需要了解此時此刻CAN數(shù)據(jù)總線上正在傳遞什么信息，而是看這兩條線上的波形是否均為0～5V的方波，且兩者電位相反即可。如果某一條線出現(xiàn)0V，則可能是該線斷路或與接地短路;如一條線為12V，則該線與正極短路。一般CAN高位線上電壓為2.5～3.5V，CAN低位線上電壓為1.5～2.5V，且兩煮之和等于5V，如圖1所示。
圖1 CAN數(shù)據(jù)總線波形圖
當(dāng)懷疑某兩個控制單元之間的CAN總線出現(xiàn)故障時，可以用萬用表對這兩個模塊之間的進(jìn)行檢查，并注意檢查線束連接器端口和接頭是否損壞和松脫。
圖2 雙線式數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)
1、5-終端電阻;2、3、4-控制單元
實際檢查時，如圖2所示，還可充分利用兩個數(shù)據(jù)傳遞終端電阻，進(jìn)行CAN線路故障范圍的確定。在系統(tǒng)完全正常的情況下，斷開電源，拔下CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中除作為CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)終端的兩塊控制單元外的任一模塊，在拔下的模塊上找到CAN總線，用萬用表測量線束側(cè)的兩CAN總線之間的電阻，都應(yīng)約為兩個數(shù)據(jù)傳遞終端電阻并聯(lián)后的電阻值（高速CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通常為60Ω左右），否則說明CAN線路或作為CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)終端的兩塊控制單元故障，此時再檢查作為CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)終端的兩控制單元的電阻（通常為120Ω左右），如正常，則為CAN線路故障。
（3）制單元故障的檢測
1）了解汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入/輸出信號。了解輸入/輸出信號對故障診斷有一定的幫助。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的某些輸出信號沒有時，可以懷疑發(fā)送這些信號的控制單元可能存在故障。通過CAN系統(tǒng)的輸入/輸出信號表，可能清楚某個信號的發(fā)送流程，在診斷故障時可通過查看相應(yīng)的數(shù)據(jù)流縮小故障范圍。例如在查找車速表無車速顯示的故障時，要了解車速是由ABS（ABS/TCS），HU/CM或者DSC HU/CM還是PCM發(fā)送到儀表組的。
2）檢查汽車電源系統(tǒng)故障。汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心部分是含有通信IC芯片的控制單元，控制單元的正常工作電壓為10.5～15.0V。如果汽車電源系統(tǒng)提供的工作電壓低于該值，就會造成一些對工作電壓要求高的控制單元出現(xiàn)短暫的停止工作，從而使整個汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)短暫的無法通信。
這時除檢查蓄電池電壓、各接頭連接情況、相關(guān)的熔絲、發(fā)動機(jī)與車身的接地是否良好、相應(yīng)控制單元的電源供給等情況外，必要時還應(yīng)檢查交流發(fā)電機(jī)的輸出波形是否正常（若不正常將導(dǎo)致信號干擾故障）等。
3）控制單元的故障，它包括硬件故障和軟件故障。
硬件故障一般是由于通信芯片或集成電路故障，造成車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無法正常工作。在判斷是否為車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的控制單元損壞引起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障時，簡單的方法，就是將懷疑有故障的控制單元從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中“摘除”。如果系統(tǒng)恢復(fù)正常，則表明被“摘除”的控制單元有問題。注意：在摘除前必須確定該控制單元中沒有集成終端。
CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中每塊控制單元的內(nèi)部都有一個CAN處理器、一個CAN收發(fā)器，作為CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)終端的兩塊控制單元，其內(nèi)部還裝有一個數(shù)據(jù)傳遞終端，即一個電阻器，對于高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來說這個電阻通常為120Ω左右，所以有時在檢查這兩個終端模塊時，可先對其內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳遞終端電阻進(jìn)行測量，以較快地判斷控制單元有無故障。
軟件故障即傳輸協(xié)議或軟件程序有缺陷或沖突，從而使車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信出現(xiàn)混亂或無法工作。 在更換新的控制單元后，必須對新的控制單元進(jìn)行重新編碼。控制單元的編碼工作可以用廠家專用的診斷儀進(jìn)行，按菜單提示進(jìn)行操作。
4.檢查方法的綜合應(yīng)用
故障現(xiàn)象：2004款上海波羅1.4L兩廂自動檔豪華型轎車，接通火開關(guān)時，儀表顯示正常，發(fā)動機(jī)風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，但起動無任何動作。
故障分析與排除：首先用VAG1551進(jìn)入各控制單元讀取故障碼，顯示沒有故障儲存。這樣只能從該車起動線路（如圖3所示）入手進(jìn)行分析和檢查。
圖3 波羅轎車起動線路
根據(jù)上述故障現(xiàn)象，首先檢查發(fā)動線路上的熔斷絲，正常。拆下起動機(jī)繼電器，用萬用表檢測其線圈的電阻值為75Ω，正常。接通點(diǎn)火開關(guān)到起動位置，測量起動繼電器插座上電源端子的電壓，為12V，正常;測量起動繼電器控制端子（由發(fā)動機(jī)控制單元控制）對接地的電阻值，讀數(shù)為∞，不正常。
根據(jù)上述檢測結(jié)果和發(fā)動機(jī)風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，初步確定發(fā)動機(jī)控制單元或總線系統(tǒng)有故障。該車的控制單元之間是采用CAN總線系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的，如圖4所示，各控制單元以并聯(lián)的方式與總線連接，所有的控制單元都處于相同的工作狀態(tài)，其中兩端電控單元的內(nèi)阻為120Ω。
圖4 波羅轎車CAN總線的連接形式
用VAS5051檢測CAN總線系統(tǒng)實時信號波形，其波形如圖5所示。根據(jù)波形的整個變化過程及信號電壓等相關(guān)數(shù)據(jù)，可確定系統(tǒng)存在高位線和低位線短路或某個控制單元有短路故障。
圖5
采用排除法查找、確定短路故障部位。斷開點(diǎn)火開關(guān)，將萬用表置于電阻檔，將兩表針分別接在CAN-H線和CAN-L線上，拔出發(fā)動機(jī)控制單元與CAN控制線的插接器，讀取萬用表的讀數(shù)，顯示結(jié)果為2.0Ω;再測量發(fā)動機(jī)控制單元與CAN總線連接的兩端子之間的電阻，結(jié)果為120Ω，說明發(fā)動機(jī)控制單元正常。
依照此方法，逐個拔出其他電控單元（如自動空調(diào)控制單元等）進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)拔出ABS控制單元時，萬用表讀數(shù)顯示為120Ω;再進(jìn)一步測量ABS控制單元與CAN總線連接的兩端子之間的電阻，讀數(shù)為2.0Ω，從而說明ABS控制單元內(nèi)部有短路故障。
拆開ABS控制單元（型號為MK60），發(fā)現(xiàn)有銹蝕的現(xiàn)象，顯然是水進(jìn)入控制單元內(nèi)部而導(dǎo)致短路。
更換ABS控制單元后，發(fā)動機(jī)起動正常，故障排除。
5.結(jié)論
在總線系統(tǒng)的故障診斷中首先要查找相關(guān)資料，了解相關(guān)車型的總線控制原理，再根據(jù)故障現(xiàn)象，進(jìn)行理論分析，然后綜合應(yīng)用前述的檢查方法，既要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)鏈路波形的檢查，還要進(jìn)行控制單元和其它相關(guān)電路的檢查才能較快地找到故障點(diǎn)，以便故障的排除。
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